WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 

УДК 66.048.5-982, 621.527

Разработка комплекса лабораторного оборудования выделения пробы для анализа

ДНК методом ПЦР

# 09, сентябрь 2012

Пугачук А.С.(1), Борисов Ю.А.(2), Кузнецова Ю.С.(3), Чернышев А.В.(4)

Аспирант(1), аспирант(2), студент(3), д.т.н., профессор(4),

кафедра «Вакуумная и компрессорная техника»

Научный руководитель: Чернышев А.В.,

д.т.н., профессор кафедры «Вакуумная и компрессорная техника»

МГТУ им. Н.Э. Баумана av-chernyshev@yandex.ru Введение. Одним из ключевых моментов пробоподготовки является этап разделения и концентрирования образцов. В настоящее время появилось огромное количество способов позволяющих выделить микроколичества исследуемого образца из пробы. Самыми распространенными методами являются: экстракционные, сорбционные, мембранные, электрохимические, дистилляционные, флотация.

Каждый из методов имеет свою область применения, преимущества и недостатки.

Данные методы описаны во множестве работ и постоянно появляются новые публикации, в которых описываются методы повышения их надежности, расширения областей применения и способы совмещения нескольких методов.

Данная работа посвящена разработке установок, которые позволяют получить необходимое количество пробы, содержащейся в исследуемом образце, с достаточной степенью качества биологического материала.

Целью работы является создание принципиально нового оборудования для проведения пробоподготовки, а также методик его расчета. В ходе работы было создано несколько установок и математических моделей протекающих в них процессов, которые позволяют определить характеристики установок при различных условиях работы.

В работе впервые получены математические модели для спроектированных установок.

1 Установка вакуумного концентрирования химических растворов В современной технике для вакуумного концентрирования (испарения) химических, биохимических и молекулярно-биологических образцов в основном применяются центробежные вакуумные испарительные установки. Данные установки предназначены для коллективного использования и представляют собой вакуумируемую центрифугу, в которую помещаются пробирки с растворами реакционных смесей.

Существующие изделия обладают высокой стоимостью, а также некоторые их элементы требуют частого ремонта и замены при работе для выпаривания агрессивных смесей.

В данной работе была разработана индивидуальная пневмовакуумная испарительная установка на базе твердотельных термостатов серийного производства, 77-51038/ позволяющая применять два метода интенсификации испарения и удаления паров буферного раствора из пробирок:

вакуумирование с применением вакуумного насоса;

продувка камеры с помощью высоконапорных вентиляторов.

Рис.1. Схема разработанной установки 1-Компрессор, 2-Фильтр, 3-Регулятор расхода газа, 4-Манометр, 5-Ресивер, 6-Газоструйный насос, 7,9,12-Вентили, 8-Вакуумная камера, 10-Термостат, 11Датчик температуры, 13-Блок управления, 14-Вытяжная система, 15-Сопловой аппарат, 16-Вакууметр.

Разрабатываемая установка имеет ряд преимуществ: она может использоваться индивидуально, является автономной, в качестве рабочего тела применяется воздух, легко очищается от отложений, появляющихся при эксплуатации. Схема установки, в которой реализуются оба варианта решения данной задачи, представлена на рис. 1.

1.1 Создание математической модели газоструйного насоса В ходе работы был проведен анализ параметров существующих типов вакуумных насосов. На основании их сравнения для решения данной задачи был предложен газоструйный вакуумный насос, который обладает следующими преимуществами:

является немеханическим, что обеспечивает пониженный износ его элементов за счет исключения их механического трения друг о друга;

легко очищается от отложений, оседающих на внутренних поверхностях в ходе процесса выпаривания;

позволяет исключить попадание паров агрессивных жидкостей в механические части привода рабочего газа насоса.

Для создания насоса, который обеспечит необходимые для работы установки параметры, был проведен поиск методик расчета газоструйных насосов и на их основе построена математическая модель [1].

Расчетная схема газоструйного насоса, представленная на рис. 2, представляет собой сопло Лаваля(1), с помощью которого рабочий газ повышенного давления разгоняется до сверхзвуковой скорости. Высокоскоростная струя рабочего газа захватывает частицы откачиваемого газа за счет турбулентного перемешивания (в случае турбулентной струи) или вязкостного трения между граничными слоями (в случае ламинарной струи) и увлекает их в камеру смешения(2). Для снижения скорости потока за камерой смешения располагается диффузор(3) [2]. Параметры рабочего, откачиваемого газов и их смеси обозначаются с индексами р,о,с соответственно.

Рис. 2. Расчетная схема газоструйного насоса Исходными зависимостями для построения математической модели газоструйного насоса являются:

Закон сохранения массы Gс Gр Gо (1) где G - Массовый расход газа.

Закон сохранения энергии р с2 о где c p - теплоемкость газа, T - температура газа, - скорость газа, Q - общее количество тепла подводимое за 1с к газу в смесительной камере.

Уравнение количество движения При создании математической модели были введены следующие допущения:

рабочий и откачиваемый газ поступают в камеру смешения, как два раздельных потока;





процесс смешения в конической части смесительной камеры происходит изобарически;

скорость откачиваемого газа на входе в коническую часть камеры смешения равна 0;

трение о стенки насоса учитывается введением эмпирического коэффициента 2, который принимается равным 0,975.

Преобразуя исходные зависимости и переводя их в безразмерный вид, получаем расчетные зависимости для определения характеристики насоса.

Коэффициент эжекции насоса Давление на выходе из насоса 77-51038/ Проведя разработку газоструйного насоса была получена его характеристика представленная на рис. 3.

Рис. 3. Расчетная характеристика газоструйного насоса (зависимость давления По техническому заданию газоструйный насос должен обеспечивать давление кПа при коэффициенте эжекции равном 0,01. По этим данным, а также на основании расчетных зависимостей определяются геометрические размеры насоса.

1.2 Создание испарительной установки С целью повышения конкурентоспособности вновь создаваемого изделия необходимо максимально снизить затраты и сроки его разработки. Для сокращения времени исследовательской деятельности по разработке пневмовакуумной испарительной установки предложен метод быстрого прототипирования [3], состоящий из следующих этапов.

На первом этапе осуществляется создание 3D-моделей газоструйного насоса и вакуумной камеры (рис. 4). Для создания 3D-моделей используются геометрические параметры насоса, полученные в результате расчета. Модели выполняются с применением 3D-пакета для проектирования NX7(Unigraphics) [4]. При проектировании кроме геометрических параметров учитывается прочность деталей, технологичность их последующей сборки, возможность их дополнительной доработки. Учитывается возможность применения установки для обоих методов путем замены некоторых элементов конструкции другими.

рис. 4. Модели корпуса газоструйного насоса с вырезанной четвертью и половины Поскольку образец данного изделия для проведения экспериментов изготавливается с помощью метода быстрого прототипирования, разработанные детали могут представлять собой достаточно сложные для обычной обработки объекты. Это позволяет сократить время разработки изделия.

На втором этапе по созданным 3D-моделям изготавливаются прототипы деталей (рис. 5) на 3D-принтере «ZPrinter 450» производства компании «Z CORPORATION». А также производятся сборка испытательной установки и проведение технологического эксперимента, целью которого является получение заданных при расчете параметров работы газоструйного насоса. Проводимая на данном этапе доработка элементов установки позволяет внести изменения в конструкцию изделия и изготавливать рабочие детали уже с учетом внесенных изменений.

Рис. 5 - Корпус газоструйного насоса и вакуумная камера, выполненные на 3-D принтере На рис. 6 представлена установка концентрирования растворов при различных способах проведения основного рабочего процесса испарения.

Рис. 6. Установка с подключением газоструйного насоса и вентиляторов Результатом работы является комплекс из конструкторской документации на разрабатываемую испарительную установку, математической модели газоструйного насоса, позволяющей оценивать изменение выходных параметров изделия при смене режимов работы, и изготовленный экспериментальный образец, обеспечивающий необходимые параметры. При применении метода быстрого прототипирования сокращается продолжительность цикла для разработки установки, что позволяет перейти к изготовлению изделия в короткие сроки. В ходе проведения данной работы были получены экспериментальные данные, которые подтверждают работоспособность проектируемой установки и возможность ее использования вместо более дорогих зарубежных аналогов.

В настоящее время в медицинских и биологических исследованиях широко применяется метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) для анализа ДНК. ПЦР – это циклическая температурозависимая ферментативная реакция, результатом которой является получение амплификаций (большого количества копий) специфических фрагментов исходной двухцепочечной ДНК путем повторных циклов репликации и денатурации (разделение цепи на отдельные нити), при этом происходит копирование 77-51038/ только исследуемого участка ДНК. В процессе ПЦР накапливается достаточное количество молекул ДНК для достоверной визуальной детекции этого фрагмента.

Метод ПЦР широко используется для нахождения вирусов, микробов или бактерий в пробе. ПЦР позволяет найти в исследуемом клиническом материале небольшой участок генетической информации и быстро размножить его.

Типичная ПЦР-амплификация состоит в многократном повторении следующих трех реакций [5]:

Денатурация. Первый этап ПЦР состоит в тепловой денатурации образца ДНК выдерживанием его при температуре 95 °C в течении по крайней мере 1-й минуты.

Помимо ДНК, в реакционной смеси содержатся в избытке два праймера, термостабильная ДНК-полимераза и четыре дезоксирибонуклеотида.

Ренатурация. Температуру смеси медленно понижают до : 55 C, при этом праймеры спариваются с комплементарными последовательностями ДНК.

Синтез. Температуру повышают до : 75 °C - величины, оптимальной для ДНКполимеразы. Начинается синтез комплементарной цепи ДНК.

В основе амплификации ДНК лежит процесс репликации ДНК (дострайвания), который осуществляется путем удвоения единичной цепочки ДНК. Начав с одного единственного фрагмента ДНК, мы копируем его, увеличивая количество копий в режиме цепной реакции. В результе количество фрагментов увеличивается в геометрической прогрессии. Один цикл длится считанные минуты и сводится к определенному изменению температурного режима пробы. В растворе в достаточном количестве находятся все нужные компоненты синтеза и проведены подготовительные химические операции для снятия точной копии с каждого готового отрезка ДНК.

Путем присоединения к цепи ДНК праймеров — искусственно синтезированных «кусочков» ДНК (нуклеотидных пар), аналогичных ДНК микробов (инфекции) — образуются две короткие, состоящие из двух цепей участков ДНК, спирали, необходимые для синтеза будущей ДНК.

Синтез новой цепи происходит путем достраивания каждой из двух нитей ДНК.

Процесс амплификации происходит с помощью специфического участка — ДНКполимеразы, давшему название лабораторному методу. Полимераза выступает в роли катализатора реакции и следит за последовательным прикреплением нуклеотидных оснований к растущей новой цепи ДНК.

Все многочисленно повторяющиеся этапы амплификации происходят при различных температурах. В данной работе разработан амплификатор (Рис. 7), позволяющий автоматически изменять температурный режим работы с пробой.

Исследователь задает на компьютере необходимый алгоритм изменения температуры характерный для определения конкретного ДНК. Далее этот алгоритм отправляется на управляющую плату прибора(1), к которой подключены датчик температуры(2), нагреватель(3) и вентилятор(4). Сигнал с датчика температуры направляется на управляющую плату, которая в свою очередь направляет сигналы для включения нагревателя - если необходимо увеличить температуру пробы или вентилятора – если необходимо охладить пробу. Плата устанавливается на дне прибора(5), а вентилятор с нагревателем в корпусе(6). Данный прибор позволяет автоматически проводить процесс амплификации без контроля со стороны пользователя.

1-Управляющая плата, 2-датчик температуры, 3-нагреватель, 4-вентилятор, 5-дно, Данная установка позволяет с высокой точностью поддерживать температуру пробы, а также быстро изменять ее по заданному алгоритму. Изготовление прибора было выполнено с применением технологии быстрого прототипирования, что позволило быстро доработать конструкцию и провести испытания на работоспособность.

3 Пневмовакуумная установка пробоподготовки Актуальной задачей современной науки является исследование ДНК. Для реализации подобных исследований, проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР) необходима подготовка проб – отделение биоматериала ДНК (дезоксирибонуклеиновых кислот) из первичного лизированного (содержащего предварительно разрушенную пробу) раствора. На сегодняшний день получили распространение следующие методы проведения описанного процесса: осаждение ДНК на магнитных частицах, разделение раствора по плотностям в гравитационном поле с помощью центрифугирования и вакуумная сепарация. В пневмовакуумной установке пробоподготовки используется метод вакуумной сепарации. Он основан на том, что раствор под действием перепада давлений между атмосферой и вакуумной системой проходит через пористое тело, с материалом которого в присутствии определённых растворов солей взаимодействуют молекулы ДНК. Они адсорбируются (осаждаются) на пористом теле, а остальные примеси проходят через него и удаляются. После нескольких промывок необходимо снять адсорбированные ДНК. Для этого в раствор добавляются хаотропные соли, в присутствии которых ДНК десорбируются, и полученная смесь собирается в пробирки. Готовый раствор свободен от примесей инородного происхождения.

В ходе научной работы проведено исследование рабочих процессов в установке пробоподготовки и создано математическое описание этих процессов. На основе математических моделей проведены расчеты, благодаря которым предложены конструктивные схемы исполнения рабочих элементов системы.

Основными элементами пневмовакуумной установки пробоподготовки являются вакуумный насос и вакуумная система сепарации ДНК, в которой происходит рабочий процесс связывания высокомолекулярных олигонуклеотидных структур (ДНК, РНК и т.п.).[6] На рис. 8 представлена общая схема вакуумной системы сепарации. В нижнюю часть камеры 6 устанавливается основание с приемными микропробирками 4. Далее устанавливается верхняя часть камеры 3. Герметичность между нижней и верхней частью камеры обеспечивается резиновым кольцом 5. При работе с установкой устанавливается планшет с микропробирками 1. Между верхней частью камеры и данным планшетом имеется уплотнение 2.

В нижней части камеры с помощью вакуумного насоса создается разрежение с давлением pкам. Под действием созданного перепада давлений между атмосферой и 77-51038/ камерой раствор ДНК прокачивается через рабочий элемент – пористое тело.

1-Планшет с микропробирками; 2-Уплотнение; 3-Верхняя часть камеры; 4-Основание с приемными микропробирками; 5-Резиновое кольцо; 6- Нижняя часть камеры.

Главной задачей проектирования является создание системы, в которой перепад давления между камерой и атмосферой был достаточен для прокачки раствора через ячейки верхнего планшета. При эксплуатации подобных установок существует проблема, когда при отсутствии раствора в большинстве ячеек в камере не может быть получен необходимый перепад (насосом откачивается атмосферный воздух через эти незаполненные пробирки) и раствор прокачивается очень медленно, либо вообще не прокачивается. Лаборанты в данном случае вынуждены закрывать незаполненные ячейки, отсекая доступ воздуха в них из атмосферы. Для решения этой проблемы и проектирования вакуумного насоса на соответствующие параметры была проведена научно-исследовательская работа.

3.1 Создание математической модели пневмовакуумной установки пробоподготовки Первым шагом, необходимым для исследования является создание модели, описывающей процесс прокачки и связывающей его параметры: давление, скорость, геометрические параметры.

Для обоснования выбора зависимостей при описании движения раствора через пористое тело было проведено исследование гидродинамических характеристик сопротивления пористого тела в ячейке верхнего планшета. Рабочий элемент ячейки планшета системы сепарации ДНК представляет собой порошок силикагеля, который держится на подложке из волокнистого материала и сверху закрыт аналогичным материалом для предотвращения высыпания гранул порошка. Пористое тело имеет форму усеченного конуса.

В данной работе определен коэффициент пористости для рабочего элемента ячейки планшета фирмы Orochem системы сепарации ДНК, который составил m=0,46.

Кроме исследования коэффициента пористости проведена проверка применимости линейного закона Дарси в качестве описания рабочего процесса течения раствора через пористое тело. Она осуществлена с помощью сравнения числа Рейнольдса, рассчитанного в узком (нижнем) сечении пористого тела, со значениями критических чисел Рейнольдса при течении в порах. Критерии применимости закона Дарси и основные зависимости для оценки характера течения в пористых телах, применяемые в данной работе, описаны в методиках Павловского, Фенчера (Льюиса/Бернса) и Абдулвагабова [7].

В рамках данной работы проведен эксперимент, в котором через исследуемую ячейку прокачивалась вода. С помощью измерений получены значения расхода при соответствующих перепадах давления на пористом теле. Эти значения были осреднены по времени, т.к. рассматривалось стационарное течение, а перепад давления поддерживался постоянным.

В результате расчета по выбранным методикам делается вывод о том, что при перепадах давления на пористом теле более 56000 Па рационально применять закон Дарси-Форхгеймера, т.к. закон Дарси не описывает процесс течения с достаточной точностью.

Математическая модель процесса течения раствора через данное пористое тело базируется на следующих допущениях:

Течение стационарное, установившееся и изотермическое.

Верхняя и нижняя волокнистые структуры входят в расчетную область.

Материал пористого тела изотропен.

Принят вязкостный коэффициент сопротивления 1,35 108 кг/(м3 с), определенный в работе [8].

В качестве характеристик раствора принимаются характеристики воды.

Модель описывается двумя уравнениями:

Нелинейное уравнение Дарси-Форхгеймера где и – инерционный и вязкостный коэффициенты сопротивления соответственно.

Проверка адекватности созданной обобщенной трехмерной модели может быть проведена с помощью сравнения данных, полученных в результате численного расчета, с данными аналитического решения двухмерной модели течения жидкости через пористое тело при малых скоростях. С помощью методики Павловского была рассчитана скорость, при которой число Рейнольдса не превышает критического лин 0,03 м/с. Данное значение используется в качестве граничного условия для сопоставляемых моделей.

Составление двухмерной модели осуществляется с помощью упрощения расчетной области и уравнений для трехмерной модели. Допущения, принятые для трехмерной численной модели, сохраняются и дополняются новыми:

Течение описывается линейным законом Дарси, т.к. скорость течения мала и инерционная составляющая сопротивления не играет существенной роли.

В качестве расчетной области выбирается сегмент усеченного конуса бесконечно малой толщины, который представляет собой трапецию.

На левой границе выбранной области - оси пробирки, скорость направлена вдоль нее и не имеет горизонтальной составляющей.

Уравнения для двухмерной модели упрощаются:

уравнение неразрывности приобретает вид 77-51038/ Данная система уравнений представляет собой уравнение Лапласа Для дополнения двухмерной математической модели задаются граничные условия:

Решение численной трехмерной модели проводится с помощью метода конечных элементов и реализовано в программном пакете Star CCM+. Задаются следующие граничные условия:

Стенка пробирки абсолютно непроницаема, течение без скольжения, следовательно, скорость жидкости на ней равна нулю;

Давление на верхнем сечении (входе) равно атмосферному;

Скорость на нижнем сечении (выходе) равна лин.

Результаты, полученные с помощью численной модели, показаны на рис. 9.

Рис. 9. Распределение давлений и скоростей в среднем сечении фильтра по В результате решения численной модели (количество конечных элементов составило около 65000) получено среднее значение давления на выходе из фильтра p2 87350 Па.

3.2 Проектирование мембранного насоса и вакуумной камеры Созданная модель используется для определения быстроты действия проектируемого вакуумного насоса (необходимой для откачки раствора при заполнении любого числа заполненных пробирок). При прокачке исходного раствора через пробирки в камеру и откачке воздуха с помощью вакуумного насоса в камере установится некоторый перепад давления. С помощью построенной модели (но с большим количеством расчетных ячеек - 80000) проводится расчет расхода воздуха (c учетом сжимаемости, а также принимая допущение об идеальности газа) через 95 пробирок для перепадов давления, соответствующих pкам, равным соответственно 95, 90 и 85 кПа. Из полученных результатов выбирается расход, который обеспечивается мембранным вакуумным насосом с приемлемыми габаритными размерами.[8] Было принято решение проектировать насос с быстротой действия 16 л/мин. В целях компактности и лучшей уравновешенности был спроектирован четырехступенчатый мембранный вакуумный насос. Для регулирования его быстроты действия ступени насоса подключаются в параллельную работу. Номинальная быстрота действия одной ступени насоса составляет 4 л/мин. Поэтому при параллельной откачке всех ступеней обеспечивается ранее рассчитанная быстрота действия 16 л/мин. Также насос может быть использован для испытаний и исследований при низких уровнях давлений, порядка 200~400 Па, т.к. проектируется как четырехступенчатый.

Уравновешенность механизма движения достигается благодаря оппозитно расположенным шатунам. Разрез модели насоса без подсоединения электродвигателя представлен на рис. 10.

Изготовление корпуса и крышек насоса производилось с помощью метода 3Dмоделирования и быстрого прототипирования.

Главным рабочим органом установки пробоподготовки является система вакуумной сепарации. При откачке газа из внутренних полостей камеры, на ее стенки действует перепад давления, поэтому был сделан расчет на прочность вакуумной камеры.

После проведения анализа имеющихся аналогов систем сепарации, выявления преимуществ и недостатков, предложенных в ходе работы вариантов конструкций, а также необходимых расчетов была спроектирована и изготовлена подобная система (рис.

11). Верхняя и нижняя части камеры были изготовлены с применением метода 3Dмоделирования и быстрого прототипирования.

Рис. 11. Модель блочной сборки системы вакуумной сепарации (элементы крепежа не показаны) и фотография изготовленного прототипа системы вакуумной сепарации Спроектированнная система вакуумной сепарации прошла испытания на работоспособность и была применена для последующих экспериментов.

3.3 Проектирование установки пробоподготовки 77-51038/ Заключительной частью этапа проектирования системы является создание модели пневмовакуумной установки пробоподготовки. Кроме основных элементов – мембранного насоса и вакуумной системы сепарации – в установку введено несколько дополнительных элементов. Для индикации давления в системе сепарации в установку интегрируется вакуумметр. Имеется возможность управления быстротой действия насоса, т.к.

предусматривается система управления скоростью электродвигателя. Управление осуществляется с помощью вращения ручки резистора. Для удобства пользования различными промывочными растворами предусмотрен специальный контейнер для удержания используемых емкостей.

Блочная модель установки показана на рис. 12. В дно 5 монтируется мембранный вакуумный насос 1, блок питания 17. К валу мембранного насоса 1 и электродвигателя со стойкой 4 присоединяется муфта 21 с помощью винтов 10. Электродвигатель со стойкой соединяется с дном. К стойке 6 присоединяется блок управления двигателем 18 с помощью винтов 11. Стойка соединяется с дном с помощью винтов 14. В вакуумную камеру 2 вкручиваются штуцеры 24. Вакуумная камера соединяется со стойкой при помощи крепежа 12, 13. Вакуумметр 25 ставится в соответствующую ячейку, расположенную в дне. А также устанавливается резистор управления 22. К задней стенке дна присоединяется сетевой фильтр 23. В ячейку вставляется колба 19. Соединение трубопроводов 30, показанное на рисунке соответствует режиму работы четырех ступеней мембранного насоса. Установка закрывается сверху верхней панелью 3, в которую потом устанавливается контейнер для емкостей промывочных растворов 20.

3.4 Доработка и модификация элементов установки пробоподготовки Первый прототип системы содержит ряд конструктивных особенностей, которые создавались для первичного экспериментального использования данной системы и снижают удобство в работе при ее целевом использовании. Поэтому было принято решение об усовершенствовании и доработке системы вакуумной сепарации.

На основе анализа известных устройств и исследования процесса их работы в условиях реальной лабораторной практики была разработана новая конструкция блока вакуумной сепарации, представленная на рис. 13.

В данной модели верхняя крышка установлена на шарнире, что позволяет ей вращаться относительно нижней части. Это упрощает изъятие и установку нижнего планшета. В конструкцию введены магнитные зажимы, благодаря которым происходит предварительное прижатие верхней крышки, необходимое для обеспечения герметичности при работе установки. Дно нижней части камеры имеет уклон для стока фильтрата в сторону откачки Предусмотрено место для подсоединения штуцера. На днище имеются отверстия для крепления к корпусу установки. Мембранный вакуумный насос также был несколько доработан: модифицирована конструкция клапанного узла, подшипниковых крышек, корпуса.

Была проведена доработка всей установки. По сравнению с предыдущей версией изменен корпус и компоновка плат управления, а также вакуумметр был сделан внешним.

Крепление колбы также переработано. Модель последней модификации представлена на рис. 14.

Рис. 14. Модель модификации установки пробоподготовки.

Заключение. Биологические технологии находятся в настоящее время в фазе бурного развития, но уровень их развития во многом определяется научно-техническим потенциалом страны. Все высокоразвитые страны мира относят биотехнологию к одной из важнейших современных отраслей, считая ее ключевым методом реконструкции промышленности в соответствии с потребностями времени, и принимают меры по стимулированию ее развития.

В работе авторским коллективом разработан с применением новейших методов проектирования и изготовлен с применением технологии быстрого прототипирования комплекс лабораторного оборудования выделения проб для анализ ДНК методом ПЦР.

В состав изготовленного комплекса входит: амплификатор ДНК для проведения полимеразной цепной реакции в биочипах, установка вакуумного концентрирования 77-51038/ химических растворов, пневмовакуумная установка пробоподготовки в двух исполнениях и мембранный насос.

Разработанные системы подготовки образцов молекулярно-биологического происхождения очень перспективны и востребованы в наше время. Они играют важнейшую роль при исследованиях в биохимических лабораториях, а также могут применяться в полевых условиях, т.к. достаточно компактны и мобильны. Подобные установки имеют высокий спрос и конкурентоспособность на современном рынке микробиологического, медицинского и биохимического оборудования.

Список литературы Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. М.:Энергоиздат, 1958. 352с.

Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.:Наука, 1991. 600с.

Разработка вакуумного и пневмоэлектромеханического оборудования с применением технологии быстрого прототипирования / А.В. Чернышев, К.Е. Демихов, С.Р. Насибуллин, А.С. Пугачук // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Сер. Машиностроение.

-2011. -№3. -С.3-16.

Краснов М.Н., Чигишев Ю.А. Unigraphics для профессионалов. М.:ЛОРИ, 2004. 319с.

Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. пер. с англ. под ред. Н.К. Янковского. - М.: Мир, 2002. 589 с.

Пугачук А.С. Разработка пневмовакуумной установки пробоподготовки Будущее машиностроения России: сб.тр. Всерос. конф. молодых ученых и специалистов.

(Москва, 28 сентября – 01 октября 2011 г.) / Московский Государственный технический университет имени Н.Э. Баумана. М: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 332 с.

Маскет М. Течение однородных жидкостей в пористой среде/ М. Маскет – Москва–Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004, 628 стр.

пневмовакуумной установки пробоподготовки // Студенческий научный вестник. Сборник статей Молодежной научно-инженерной выставки «Политехника» - 2011. 21-24 ноября 2011г. МГТУ им. Н.Э. Баумана. М.: НТА «АПФН», 2011. (Сер. Профессионал). 254 с.




Похожие работы:

«Вестник Томского государственного университета. Биология. 2014. № 2 (26). С. 5–22 агРохиМия и ПочВоВедение УДК 911.2:631.4 д.а. гаврилов1, а.а. гольева2 Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, г. Новосибирск, Россия 1 Институт географии РАН, г. Москва, Россия 2 Микробиоморфное исследование почв со вторым гумусовым горизонтом южно-таежной подзоны Западной Сибири Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 13-05-90708 мол_рф_нр). В результате исследования нами установлено, что...»

«Черемичкина И.А. Гусева А.Ф. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Строение органических соединений. Теория строения А.М. Бутлерова 2 _ СОДЕРЖАНИЕ Предисловие...................................................3 Часть I. Введение в органическую химию 1. Краткий исторический очерк развития органической химии.. 4 2. Предмет органической химии........................... 5 3. Строение органических соединений. Теория строения А. М. Бутлерова...»

«Федеральное агентство по образованию Сыктывкарский лесной институт – филиал ГОУ ВПО Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени С. М. Кирова КАФЕДРА ХИМИИ ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ СБОРНИК ОПИСАНИЙ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ для направления подготовки 655000 Химическая технология органических веществ и топлива специальности 240406 Технология химической переработки древесины (очная и заочная формы обучения) Сыктывкар 2007 УДК 547 ББК 24.2 О-64 Сборник составлен в соответствии с...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С. М. КИРОВА КАФЕДРА ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА, ЛЕСОХИМИИ И ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКОЛОГИИ ТЕХНОЛОГИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Сборник описаний лабораторных работ для студентов специальности 240406 Технология химической переработки древесины очной и заочной форм обучения Самостоятельное...»

«Полная исследовательская публикация Тематический раздел: Физико-химические исследования. _ Подраздел: Теплофизические свойства веществ. Регистрационный код публикации: 2tp-b52 Поступила в редакцию 15 декабря. УДК 536.22; 53.08; 66.012.52 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ НЕПОСРЕДСТВЕННО В ПОТОКЕ © Габитов Ф.Р., Тарзиманов А.А., Тазюков Ф.Х., Зайнуллин И.М. и Гафиуллин И.Г. Казанский государственный технологический университет. Ул. К. Маркса, 68. г. Казань 420015. Россия. Ключевые...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ — ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С. М. КИРОВА КАФЕДРА ОБЩЕЙ И ПРИКЛАДНОЙ ЭКОЛОГИИ ХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Конспект лекций для студентов специальности 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов очной и очно-заочной форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание...»

«532 УДК 543.544 Фторсодержащие органические соединения как компоненты хроматографических и электрофоретических систем Найден С.В., Карцова Л.А. Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург Поступила в редакцию 22.03.2012 г. Аннотация Обсуждается применение фторсодержащих органических соединений в качестве стационарных фаз, элюентов и их модификаторов в хроматографии и капиллярном электрофорезе. Рассмотрены примеры применения фтороганических соединений при разделении...»

«УДК 577.113.6:547.791.2 Обзорная Статья МОДИФИКАЦИЯ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ С ПОМОЩЬЮ РЕАКЦИИ [3+2]ДИПОЛЯРНОГО ЦИКЛОПРИСОЕДИНЕНИЯ АЗИДОВ И АЛКИНОВ © 2010 г. А. В. Устинов*, И. А. Степанова*, В. В. Дубнякова*, Т. С. Зацепин**,***, Е. В. Ножевникова*, В. А. Коршун*# *Учреждение РАН Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, 117997 ГСП, Москва, В-437, ул. Миклухо-Маклая, 16/10; ** Химический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова,...»

«И.Рудаков доктор медицинских наук директор по науке А.Голубков кандидат химических наук главный технолог Е.Аксенова начальник отдела развития БИБЛИОТЕКА ДИСТРИБЬЮТОРА ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО Биологически активные добавки кПРОДУКЦИИ СПРАВОЧНИК ПО пище (БАД) От авторов Задача настоящего руководства – представить читателю в компактном и удобном для использования виде современные сведения о биологически активных добавках (БАД) к пище, а также описания и рекомендации к применению БАД MIRRA. Раздел...»

«RU 2 494 401 C2 (19) (11) (13) РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (51) МПК G01N 33/52 (2006.01) ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21)(22) Заявка: 2011150096/15, 08.12.2011 (72) Автор(ы): Зайцева Нина Владимировна (RU), (24) Дата начала отсчета срока действия патента: Пыков Михаил Иванович (RU), 08.12.2011 Возгомент Ольга Викторовна (RU), Устинова Ольга Юрьевна (RU), Приоритет(ы): Аминова Альфия Иршадовна (RU), (22) Дата подачи заявки: 08.12. Акатова...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С. М. КИРОВА КАФЕДРА ОБЩЕЙ И ПРИКЛАДНОЙ ЭКОЛОГИИ ОСНОВЫ ТОКСИКОЛОГИИ Конспект лекций для студентов специальности 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание СЫКТЫВКАР 2009 УДК...»

«Полная исследовательская публикация Тематический раздел: Физико-химические исследования. Регистрационный код публикации: 2tp-b45 Подраздел: Теплофизические свойства веществ. УДК 536.23. Поступила в редакцию 10 ноября 2002 г. КОЭФФИЦИЕНТ ДИФФУЗИИ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ МНОГОАТОМНЫХ ГАЗОВ © Свойский В.З. Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского. г. Жуковский. Ключевые слова: кинетическая теория теплопроводности, коэффициент диффузии внутренней энергии, коэффициент самодиффузии,...»

«УДК 540.1:532.7 СТРУКТУРА СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО МЕТАНОЛА ПО ДАННЫМ КЛАССИЧЕСКОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ И МЕТОДА КАРА–ПАРИНЕЛЛО Н.А. Абакумова1, Е.Г. Одинцова2, В.Е. Петренко2 Кафедра Химия, ФГБОУ ВПО ТГТУ (1); ФГБУН Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН, г. Иваново (2); vep@isc-ras.ru Ключевые слова и фразы: водородная связь; сверхкритическое состояние; методы молекулярной динамики, Монте-Карло, Кара–Паринелло; функция радиального распределения. Аннотация: Проведен расчет функций...»

«Полная исследовательская публикация Тематический раздел: Химия и технология растительных веществ. _ Подраздел: Химия природных соединений Регистрационный код публикации: 2pс06 Поступила в редакцию 23 июля 2002 года. УДК 615.322:582.457.074 АРАБИНОГАЛАКТАН ЛИСТВЕННИЦЫ – ПЕРСПЕКТИВНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ МАТРИЦА ДЛЯ БИОГЕННЫХ МЕТАЛЛОВ © Медведева Светлана Алексеевна,1*+ Александрова Галина Петровна,1+ Дубровина Валентина Ивановна,2 Четверикова Татьяна Давыдовна,3 Грищенко Людмила Анатольевна,1 Красникова...»

«Федеральное агентство по образованию Сыктывкарский лесной институт – филиал ГОУ ВПО Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени С. М. Кирова КАФЕДРА ХИМИИ ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ СБОРНИК ОПИСАНИЙ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ для направления подготовки 656600 Защита окружающей среды специальности 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов (очная и очно-заочная формы обучения) Сыктывкар 2007 УДК 547 ББК 24.2 О-64 Сборник составлен в соответствии с...»

«Полная исследовательская публикация Тематический раздел: Физико-химические исследования. Регистрационный код публикации: 2tp-b59 Подраздел: Теплофизические свойства веществ. УДК 541.64:537.311. Поступила в редакцию 10 ноября 2002 г. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ГАУССОВЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЛОВУШЕК ПО ЭНЕРГИИ © Садовничий Д.Н.,1* Милехин Ю.М. 2* и Тютнев А.П.** * Федеральный центр двойных технологий Союз. Дзержинский 140090. Московской обл. Ул. Академика Жукова, 42.Россия. **...»

«В.Д. ФЕДОРОВ ИЗМЕНЕНИЯ В ПРИРОДНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Под редакцией и с комментариями профессора В.Н. Максимова Москва 2004 1 УДК ББК С Москва, издательство Спорт и Культура, 2004, 368 стр. В книге собраны работы автора по ключевым вопро сам биологии, экологии и гидробиологии второй поло вины XX века. ISBN 2 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие редактора Полифосфаты фотосинтезирующих бактерий О закономерности отмирания клеток в размножающихся культурах сине зеленых водорослей Anabaena variabilis и...»

«КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ: СТРОЕНИЕ ДВОЙНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ, ПОЛУЧЕНИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ Пособие для студентов химического факультета БГУ, 2011 1 УДК 544.77(076.5) ББК 24.6я73 С13 Рекомендовано Ученым советом химического факультета 13 сентября 2011 г., протокол № 1 Рецензенты: доктор химических наук, профессор Е. А. Стрельцов; доктор химических наук, профессор Д. Д. Гриншпан Савицкая, Т. А. С13 Коллоидная химия: строение двойного электрического слоя, получение и устойчивость...»

«Глава 3 Предотвращение и лечение рака Многие боятся рака больше, чем любой другой болезни. Перспектива быть медленно и болезненно съедаемым этой болезнью на протяжении нескольких месяцев или даже лет ужасает. Вероятно, именно поэтому рак вызывает наибольший страх среди всех серьезных недугов. Когда СМИ сообщают об открытии нового химического канцерогена, публика это замечает и быстро реагирует. Некоторые канцерогены вызывают откровенную панику. Именно так произошло несколько лет назад в случае...»

«Полная исследовательская публикация Тематический раздел: Физико-химические исследования. _ Подраздел: Аналитическая химия. Регистрационный код публикации: a2 Примечание: Следующее сообщение этой серии смотри в Бутлер.Сооб. 2002, № 11. 50. (код a3) Поступила в редакцию 20 ноября 2002 г. УДК 542.943.5 Тематическое направление: Исследование равновесий методом остаточных концентраций и потенциометрического титрования. Часть I. ГЕТЕРОГЕННЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ ZnSO4–H2O–KOH, ZnSO4–H2O–NH3 и...»







 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.